스위스 빙하에 설치된 광섬유 케이블은 빙하 틈의 형성으로 생성된 지진 신호를 성공적으로 감지하여 얼음 지진 모니터링에 대한 기술의 잠재력을 강조했습니다. 연구 결과는 미국 지진학회 연례회의에서 발표됐다. 빙하 크레바스는 녹은 물을 빙하층으로 전달하여 얼음 흐름을 가속화하고 녹는 속도를 증가시킬 수 있기 때문에 빙하 안정성에 매우 중요합니다. 그러나 심하게 갈라진 빙하에서는 극한의 조건으로 인해 기존 지진 센서를 배치하는 것이 어렵습니다.

스위스 고르너 빙하의 크레바스를 드론으로 찍은 영상. 사진 제공: 톰 허드슨

ETH Zurich의 Tom Hudson은 얼음 지진에 의해 생성된 지진 신호가 전단력으로 인한 지각 지진 및 급격한 에너지 방출을 수반하는 화학적 또는 핵 폭발에서 생성된 지진 신호와 매우 다르다고 설명합니다. 그는 균열이 "순전히 한 방향으로만 열린 균열의 근원"이라고 말했습니다.

Hudson이 ETH Zurich의 Andreas Fichtner(회의에서 연구 발표자) 및 동료들과 함께 수행한 새로운 연구는 "지하에서 이러한 유형의 균열 개방 파열 유형 지진 활동을 탐지하기 위해 광섬유를 사용하는 실제 사례"라고 Hudson은 말했습니다. "그것은 우리가 지진 발생원에 접근할 수 있는 가장 가까운 곳입니다. 균열 지진은 광섬유 케이블에서 10미터 이내에서 발생했는데, 이는 매우 드물었습니다."

이러한 성공은 광섬유 감지가 탄소 저장 저장소나 지열 에너지 시스템의 암석에서 발생할 수 있는 유사한 균열을 모니터링하는 데 유용할 수 있음을 시사합니다.

허드슨은 “얼음은 암석보다 단순한 지진 매체이기 때문에 그 속도 구조가 잘 알려져 있고 우리는 근원 물리학을 실제로 탐구할 수 있다”고 말했다. "이렇게 단순한 환경에서 할 수 있다면 더 복잡한 환경에서도 할 수 있을 거라 생각합니다."

연구원들은 스위스에서 두 번째로 큰 빙하인 Gornergletscher의 틈에 조밀한 2차원 광섬유 그리드를 배치했습니다. 허드슨은 팀이 배치된 동안의 기상 조건이 매우 운이 좋았다고 말했습니다. 그들은 겨울에서 여름으로 넘어가는 시기에 케이블을 배치했기 때문에 눈이 내리지 않았고 연구원들은 덮힌 틈새에 떨어지는 위험을 피할 수 있었습니다.

지진 데이터를 수집하기 위해 광섬유 케이블을 사용할 때의 주요 과제 중 하나는 케이블이 케이블이 놓인 지면과 잘 접촉되거나 "결합"되도록 하는 것입니다. "섬유가 얼음에 비해 검은색이기 때문에 섬유가 가열되어 빙하 속으로 약간 녹을 만큼 낮 동안에는 여전히 충분히 높습니다. 그런 다음 섬유가 녹을 때 온도는 밤새 제자리에 얼어붙을 만큼 낮습니다."라고 허드슨은 설명했습니다.

"그래서 우리는 실제로 섬유 용융 및 동결 측면에서 기대할 수 있는 최고의 결합을 얻었습니다."라고 그는 덧붙였습니다.

팀은 951개의 얼음 지진을 감지하고 위치를 찾았습니다. 지진 파형에는 지진 표면파가 도달한 후 강한 진동이나 후류가 포함되어 있습니다. 이러한 진동은 크레바스 내에 물이 있을 때 발생할 수 있으며, 지진 중 물의 움직임은 공명 신호를 생성할 수 있습니다. 그러나 허드슨과 그의 동료들의 분석에 따르면 진동은 "지진파가 크레바스 구역의 여러 크레바스 사이에서 앞뒤로 튕겨 나올 때 생성되는 공명"에 의해 발생할 가능성이 더 높다고 허드슨은 말했습니다.

연구원들은 또한 광섬유 그리드의 데이터를 보다 전통적인 지진 노드 배치의 데이터와 비교했습니다. 광섬유 케이블은 노드 배열보다 거의 20배에 달하는 데이터 양을 전달할 수 있습니다. 허드슨은 "일부 데이터 처리 문제가 있었지만 데이터 양이 훨씬 더 많았기 때문에 데이터 자체에서 완전한 파동장을 본질적으로 볼 수 있었는데 이는 이례적인 일"이라고 말했습니다.

그는 광섬유 케이블을 사용하는 또 다른 장점은 몇 시간 또는 며칠 동안 지속되는 저주파 신호를 포함하여 더 넓은 범위의 신호 주파수에 민감하여 지진학자가 시간에 따른 얼음의 굽힘을 측정할 수 있다는 점이라고 지적했습니다.

허드슨은 광섬유를 사용하여 얼음의 속도 구조를 측정하고 표면 아래의 3D 이미지를 개발하기를 희망한다고 그는 말했습니다.

"나는 균열의 정도와 밀도를 정량화하고 이 지역의 얼음이 얼마나 손상되었는지 확인하고 싶습니다. 이를 통해 얼음 지진이 균열에 의해 발생한다는 것을 알 수 있습니다. 아직 균열의 수와 크기를 정량화하지 않았으므로 이는 미래에 대한 희망입니다."

/scitechdaily에서 편집됨